Ultrazvučno poboljšano trofazno razdvajanje
- Trofazno razdvajanje (TPP) je tehnika za ekstrakciju, odvajanje i pročišćavanje komponenti, npr. lipida, enzima, polisaharida i drugih biomolekula, iz biološkog materijala.
- Ultrazvučno potpomognuto trofazno razdvajanje nadmašuje konvencionalno trofazno razdvajanje većim prinosom, poboljšanom čistoćom i izuzetnom brzinom.
- Ultrazvučno trofazno pregrađivanje je primjenjivo za male i velike količine i može se lako proširiti na industrijsku proizvodnju.
Ultrazvučno trofazno razdvajanje
Trofazna particija
Trofazno razdvajanje (TPP) je jednostavan i efikasan proces u jednom koraku za odvajanje, prečišćavanje i koncentraciju biomolekula kao što su enzimi, lipidi, polisaharidi itd. iz složenih smjesa.
TPP se izvodi uzastopnim dodavanjem dovoljne količine soli (obično amonijum sulfata) i organskog otapala (uglavnom t-butanol/tert-butanol). Soli kao što je amonijum sulfat se koriste pri određenoj zasićenosti za taloženje proteina. Organski rastvarač kao npr t-butanol se dodaje za formiranje trofaznih slojeva i za uklanjanje spojeva male molekularne težine kao što su lipidi, fenoli i neki deterdženti. Pošto t-butanol ima visoku tačku ključanja, ali je manje zapaljiv od etanola i metanola, t-butanol je preferirani rastvarač za TPP.
Nakon obrade sirovog ekstrakta i dekantacije, smjesa se odvaja u tri različite faze: gornji rastvarač (t-butanol) faza sadrži nepolarna jedinjenja, koja su odvojena od donje vodene faze (koja sadrži polarna jedinjenja) međufaznim proteinskim talogom. Željeni proteini se selektivno dijele na jednu fazu, a ostali kontaminantni proteini u drugu fazu. To uzrokuje djelomično pročišćavanje i koncentraciju proteina. Proces ekstrakcije je amalgamacija kosmotropske, salanjajuće, izotonične korastvarača i osmolitičke precipitacije proteina.
Ultrazvučno poboljšano trofazno razdvajanje
Sonikacija značajno intenzivira TPP proces. Ultrazvučno potpomognuto trofazno razdvajanje uspješno se primjenjuje za odvajanje i pročišćavanje biomolekula. Širok spektar biomolekula je izolovan efikasnije za kraće vreme. Na primjer, enzimi iz biljaka (npr. bromelain, papain, invertaza, polifenol oksidaza i inhibitori tripsina), životinja (npr. tripsin, α-kimotripsin, kimozin, pepsin i luciferaza) i mikroba (npr. lipaza, α-amilaza, α-galaktozidaza, serratiopeptidaza, ciklodekstrin glikoziltransferaza i fibrinolitički enzimi) pročišćeni su ultrazvučnim TPP. Dodatna prednost ultrazvučnog trofaznog razdvajanja je pojačana aktivnost različitih enzima, što rezultira očito većim prinosima (za oko 100%) jer se ciljani enzim ili protein taloži u srednjem sloju između organske i vodene faze.
Ultrazvučno trofazno razdvajanje može se efikasno koristiti sa sirovim uzorcima i može se lako povećati.

Sonikacija značajno poboljšava trofazno razdvajanje i rezultira većim prinosom i čistoćom u drastično kraćem vremenu procesa.
- veći prinos
- brzi oporavak
- visoka čistoća
- usteda vremena
- Jeftino
- jednostavan za pokretanje
- eco-friendly
- za laboratorije i industriju
Primjeri za ultrazvučno trofazno razdvajanje (US-TPP)
Ultrazvučni TPP za ekstrakciju astaksantina
Za ekstrakciju astaksantina (AX), kombinovani tretman TPP-a i sonikacije sa Hielscher sonicatorom UP400S nije samo jednostavna i lako primjenjiva, već i vrlo efikasna tehnika za izolaciju AX iz bakterijske biomase Paracoccus NBRC 101723. Operativne varijable sonikacija se može optimizirati za postizanje optimalnih rezultata ekstrakcije. Parametri ultrazvučne obrade kao što su amplituda, vrijeme, temperatura i posuda za ekstrakciju (veličina, oblik), kao i veličina čestica biomase, značajno utiču na ultrazvučno oslobađanje AX iz biomase. Ultrazvučna obrada vlažne biomase daje bolje rezultate od ultrazvučne TPP sušene biomase za brzo i efikasno izvlačenje AX. Ultrazvučni TPP daje 37% veći oporavak AX od konvencionalne ekstrakcije rastvaračem. (usp. Chougle et al. 2013.)
Ultrazvučni TPP za odvajanje andrografolida od Andrographis paniculata
Andrografolid je labdanski diterpenoid, koji je cijenjen zbog svojih visokih protuupalnih, antioksidativnih, hepatoprotektivnih, antikancerogenih i antidijabetičkih učinaka. Komparativna istraživanja pokazuju da ultrazvučni TPP ne samo da povećava prinos andrografolida, već i poboljšava antioksidativnu aktivnost u odnosu na konvencionalni TPP.
Sonikatori visokih performansi za trofazno particioniranje
Hielscher Ultrasonics je specijaliziran za dizajn i proizvodnju ultrazvučnih sistema velike snage za ekstrakciju kao i mnoge druge procese.
Naš asortiman proizvoda pokriva male, moćne laboratorijske sonikatore, robusne stočne homogenizatore i industrijske ultrazvučne sisteme visokih performansi. Pribor za razdjelnike omogućava idealno prilagođavanje ultrazvučnog sistema vašim specifičnim zahtjevima procesa. Svi Hielscher sonikatori su napravljeni za 24/7 rad pod punim opterećenjem.
Naše dugogodišnje iskustvo u ultrazvučnoj obradi omogućava nam da konsultujemo naše klijente od njihovog prvog testiranja ultrazvukom do koraka optimizacije procesa i implementacije u industrijskim razmerama.
Molimo koristite obrazac ispod da nam kažete o svom procesu! Drago nam je što možemo preporučiti da razgovaramo o mogućnostima i prednostima ultrazvuka za vašu aplikaciju.

Ultrazvučni homogenizator UP400ST za intenziviranje trofazne particije
Literatura/Reference
- Chougle, JA: et al. (2013): Ultrazvučno potpomognuto trofazno razdvajanje (UATPP): Nova tehnika razvijena za ekstrakciju astaksantina iz Paracoccus NBRC 101723. CSBE/SCGAB 2013. – Godišnja konferencija Univerziteta u Saskačevanu, Saskatun, 7-10. jul 2013.
- Ketnawa, S. et al (2017): Podjela faza za odvajanje enzima: Pregled i nedavne primjene. International Food Research Journal 24(1), 2017. 1-24.
- Varakumar, S. et al. (2017): Poboljšana ekstrakcija uljane smole iz praha rizoma đumbira (Zingiber officinale) korištenjem trofaznog razdvajanja uz pomoć enzima. Food Chemistry 216, 2017. 27–36.
- Yan J.-K. et al. (2018): Ultrazvuk u sinergiji s trofaznim podjelom za ekstrakciju i odvajanje polisaharida Corbicula fluminea i mogući relevantni mehanizmi. Ultrasonics Sonochemistry Vol. 40, dio A, 2018. 128-134.
Činjenice koje vrijedi znati
Trofazno razdvajanje (TPP)
TPP je tehnika bioseparacije, zasnovana na podjelu polarnih sastojaka, proteina i hidrofobnih sastojaka u tri faze koje se sastoje od vode, amonijum sulfata i t-butanola.
Mnogobrojni važni terapijski i industrijski enzimi (npr. α-galaktocidaza, inhibitori α-amilaze i proteaza) i prirodni spojevi (npr. diterpeni kao što su forskolin i andrografolid) pročišćavaju se trofaznom podjelom. Dok se pigmenti, lipidi i inhibitori enzima akumuliraju u gornjoj fazi rastvarača, koja je odvojena od donje vodene faze, gdje se akumuliraju polarne komponente poput saharida, srednjim slojem precipitiranih proteina. Pošto t-butanol vezuje TPP-precipitirane proteine, koji se javljaju kao koprecipitat proteina-t-butanol, pluta između organskog i vodenog sloja i može se lako odvojiti i prečistiti. Općenito, biomolekule se obnavljaju u pročišćenom obliku u međufazi, dok se zagađivači uglavnom dijele na t-butanol (gornja faza) i vodena faza (donja faza).
astaksantin
Astaksantin (3, 3´-dihidroksi-ß, ß-karoten 4, 4´-dion) je keto-karotenoid koji pripada klasi terpena. Kao tetraterpenoid izgrađen je od pet ugljikovih prekursora, izopentenil difosfata i dimetilalil difosfata. Astaksantin je žuto-narandžasta biljka pigmenta i stoga je klasifikovana kao ksantofil. Astaksantin se uglavnom nalazi u mikroalgama, kvascu, salmonoidima, pastrmkama, krilu, škampima, rakovima i rakovima. Astaksantin se kao veoma moćan hvatač slobodnih radikala, zaštitnik kože, antikancerogen i kao pojačivač imunog sistema, koristi kao dodatak i kao aditiv u hrani, farmaceutskim i kozmetičkim proizvodima. Ultrazvučna TPP poboljšava proces ekstrakcije i odvajanja astaksantina iz prirodnih izvora i čini njegovu ekonomičnu proizvodnju primjenjivom na industrijskom nivou.

UIP1000hdT – Industrijski ultrasonikator snage 1kW